Szalunki i deskowania – kluczowe elementy nowoczesnej konstrukcji

Jeszcze 70 lat temu systemy szalunkowe były praktycznie nieznane. Zamiast nich na etapie wylewania mieszanki betonowej wykorzystywano indywidualnie przygotowane dla każdej inwestycji formy. Fakt, że takie deskowania najczęściej charakteryzowały się możliwością jednokrotnego zastosowania powodował, że inwestycja była bardzo czasochłonna i kosztowna. Przełomem w zakresie formowania betonu było zaprojektowanie uniwersalnego szalunku stalowego, nadającego się do wielokrotnego użytku. Właśnie to wydarzenie zapoczątkowało erę współczesnych urządzeń formujących.

Zastosowanie szalunków

Deskowania, często określane mianem szalunków, to elementy służące do wykonywania tymczasowych konstrukcji, które są zwykle kojarzone z elementami betonowymi i żelbetowymi. Systemy tego typu wykorzystuje się w wielu gałęziach budownictwa, w tym do budowy obiektów kubaturowych, inżynieryjno-drogowych, a także różnego rodzaju budowli.

Deskowania funkcjonują jako forma pozwalająca uzyskać odpowiedni kształt elementu, a także nadać oczekiwaną teksturę powierzchni. Szalunki uniemożliwiają wyciek niezwartej pod względem konsystencji mieszanki betonowej z miejsca wbudowania. Elementy te są powszechnie wykorzystywane do tworzenia takich konstrukcji, jak stropodachy i stropy, tarcze, schody i elementy posadowienia.

O klasyfikacji szalunków i deskowań

Urządzenia formujące są zróżnicowane pod względem typu. Wybór konkretnego rodzaju deskowania w danym przypadku zależy przede wszystkim od charakterystyki obiektu budowlanego i jego elementów konstrukcyjnych, a przede wszystkim od rodzaju układu konstrukcyjnego obiektu (ścianowy, płytowo-belkowy, szkieletowy), wielkości obiektu i możliwości wyodrębnienia powtarzalnych układów, wysokości pojedynczej kondygnacji, wymagań dotyczących faktury powierzchni (surowa do wykończenia lub beton architektoniczny) oraz dotyczących szczelności.

Powszechnie stosowana klasyfikacja urządzeń formujących przedstawiana w literaturze branżowej odnosi się do sposobu działania szalunków. Z tego względu wyróżnia się deskowania pełne, rozbieralno-przestawne, członowe, pionowo-przestawne, wspornikowe, ślizgowe, na rusztowaniach przetaczanych, mostowe, współpracujące z urządzeniami formującymi stropy.

Znany w branży podział urządzeń formujących klasyfikuje je na układy tradycyjne oraz układy systemowe. Klasyfikacja szalunków może dotyczyć również krotności ich wykorzystania. Z tego względu można wskazać deskowania jednorazowe (indywidualne) i powtarzalne (inwentaryzowane). Z kolei z uwagi na położenie, funkcję i orientację betonowanego elementu można wyróżnić szalunki pionowe, poziome i specjalne.

Bardziej złożony podział szalunków bierze pod uwagę kilka kryteriów – przeznaczenie, możliwość wielokrotnego użytku, parametry oraz stopień złożenia układu. Co ważne, współcześnie stosowane diagramy podziału uwzględniają zależności między poszczególnymi typami urządzeń formujących.

Charakterystyka deskowań i szalunków

Charakterystyka deskowań, podobnie jak podział, może dotyczyć wielu aspektów, m.in. materiału budowlanego, specyfiki zastosowania oraz dokładnej charakterystyki pracy.

Początek stosowania betonu w budownictwie jest nierozerwalnie związany z szalunkami drewnianymi – blatami z desek i stemplami z okrąglaków. Odwrót w tym zakresie nastąpił stosunkowo niedawno i nie spowodował całkowitego odejścia od naturalnego surowca. Owszem, drewno lite jest obecnie chętnie zastępowane lżejszą i wytrzymałą sklejką, ale już drewniane stemple są częstym widokiem, szczególnie na budowach finansowanych przez indywidualnych inwestorów.

Szalunki z papieru

Deskowania produkowane z poddanego prasowaniu pod wysokim ciśnieniem papieru najczęściej znajdują zastosowanie przy wykonywaniu punktowych podpór – słupów o przekroju kołowym lub wielobocznym. Szalunki tego typu są relatywnie tanie, a przy tym nie sprawiają większych trudności w wykorzystaniu. Co ważne, ich materiał zawiera dodatek środków zabezpieczających, które chronią deskowanie przed szkodliwym wpływem warunków pogodowych i środowiskowych.

Szalunki wielkoformatowe

Mianem szalunków wielkoformatowych najczęściej określa się deskowania przeznaczone do elementów powierzchniowych (stropy, ściany) o znacznej powierzchni. Ze względu na to, że układy tego typu wymagają użycia ciężkiego sprzętu podczas montażu i demontażu, wymiary elementów płyt wielkowymiarowych wchodzących w skład systemów formujących dostosowuje się do wymiarów realizowanych konstrukcji, ale także do nośności dźwigów obsługujących budowę.

Stosowanie systemów wielkowymiarowych podnosi poziom zmechanizowania procesu inwestycyjnego, poprawia efektywność robót i skraca czas trwania budowy. Trzeba mieć jednak na uwadze, że wielkowymiarowość płyt wiąże się ze zróżnicowanymi ograniczeniami w zakresie uniwersalności, wymiarów oraz ciężaru elementów formujących.

Kompozytowe systemy szalunkowe

Deskowania kompozytowe są traktowane jeszcze jako nowinka technologiczna. Niemniej jednak szalunki z plastiku charakteryzują się znaczną funkcjonalnością. Elementy tego typu są lekkie, a przy tym odporne na działanie czynników eksploatacyjnych, w tym korozyjnych. Producenci deskowań na bazie materiałów kompozytowych zapewniają o możliwości wielokrotnego wykorzystania form, łatwości konserwacji powierzchni oraz uniwersalności elementów.

Montaż płyt poszycia z tworzyw sztucznych nie wymaga użycia ciężkiego sprzętu. Niska masa własna ułatwia transport i magazynowanie. Lekkość elementów osłonowych nie ogranicza jednak zastosowania kompozytowych urządzeń formujących. Układy tego typu umożliwiają szalowanie ścian o wysokości sięgającej 5,5 m. Grubość przegród poziomych może wynosić nawet 30 cm.

W skład lekkich deskowań na bazie kompozytu technicznego, oprócz lekkich płyt, wchodzą łączniki spinające. Montaż układów tego typu nie wymaga stosowania dodatkowych elementów łączących. Ważną zaletą szalunków z tworzywa sztucznego jest uniwersalność części składowych – te same panele mogą zostać użyte do formowania różnie zorientowanych powierzchni.

Szalunki aluminiowe

Lekkie odmiany szalunków systemowych są przeznaczone do deskowania stropów. W skład systemów tego typu wchodzą fabryczne płyty poszycia, stemple, trójnogi, głowice oraz dźwigary główne i poprzeczne. W przeciwieństwie do klasycznych układów ze stali, drewna lub materiałów drewnopochodnych większość części składowych jest wykonana z lekkiego aluminium.

Ze względu na niewielki ciężar elementów podpierających zastosowanie aluminiowego deskowania stropu umożliwia znaczne przyspieszenie robót. W takim przypadku z racji wysokiej nośności dźwigarów możliwe jest ograniczenie liczby podpór.

Systemy wznoszące

Stosunkowo złożonym rozwiązaniem w zakresie deskowań są systemy samowznoszące. Układy tego typu są zwyczajowo wykorzystywane podczas budowy obiektów inżynieryjnych, np. pylonów lub filarów mostowych, i budynków klasyfikowanych jako wysokie i wysokościowe. Ogólnie rzecz ujmując, deskowanie samowznoszące bardzo dobrze sprawdza się w przypadku obiektów o znacznym przekroju poprzecznym i wysokości.

Bazą szalunku samowznoszącego zazwyczaj jest układ kratownic. Użytkowanie układu nie musi wymagać stosowania dźwigu. Deskowanie w większości przypadków jest przestawiane przy użyciu układu hydrauliczno-mechanicznego.

Szalunki tracone

Deskowania wbudowane, inaczej określane mianem traconych, mają postać form wypełnianych mieszanką betonową, które nie podlegają rozdeskowaniu, ale pozostają w miejscu wbudowania, gdzie pełnią funkcję elementu konstrukcyjnego i (lub) izolacyjnego. Szalunki tracone uchodzą za mało pracochłonne i stosunkowo tanie. Deskowania tego typu charakteryzują się szybkim tempem montażu. Pierwowzorem szalunków traconych były układane na sucho pustaki wypełniane mieszanką betonową. Współczesne deskowania wbudowane mogą mieć formę kształtek styropianowych, płyt cementowo-wiórowych i wielu innych.

Odmianą deskowania traconego jest szalunek pneumatyczny w formie miękkiej, impregnowanej tkaniny, kształtowanej w balon, z zastosowaniem powietrza pod ciśnieniem. Szalunki tego typu są wykorzystywane przede wszystkim przy wznoszeniu obiektów w kształcie kopuł. Technologia wykonawcza z użyciem deskowania pneumatycznego polega na zamocowaniu materiału w postaci zbrojonego pierścienia do fundamentu, a następnie nadmuchaniu tkaniny. Wnętrze takiej kopuły natryskuje się warstwą pianki poliuretanowej. Ważnym etapem robót jest zatopienie w materiale PIR stalowych haków przeznaczonych do podtrzymywania siatki stalowej, pełniącej funkcję zbrojenia betonu wbudowywanego metodą natryskową. Szalunki pneumatyczne znajdują również zastosowanie przy budowie kanałów.

Przegląd ciekawych zastosowań szalunków

Ciekawe zastosowania deskowań są związane z obiektami charakteryzującymi się skomplikowaną formą geometryczną, znaczną wielkością oraz złożonymi warunkami posadowienia. W odniesieniu do nich wykorzystuje się najnowocześniejsze techniki szalunkowe.

Zbiornik Gross w Kolorado

Zbiornik Gross w Kolorado funkcjonuje jako połączenie zbiornika magazynowego i regulacyjnego dla wody przepływającej pod North America Continental Divide (wododział kontynentalny Ameryki). Obecnie obiekt ten jest poddawany przebudowie i rozbudowie w zakresie podniesienia zapory zbiornika, co docelowo ma umożliwić trzykrotne zwiększenie pojemności układu.

Na potrzeby projektu opracowano specjalny system deskowania, obejmujący poziomą regulację umożliwiającą zachowanie wymaganych odstępów między podkładami przy jednoczesnym cofaniu ściany zapory przy każdym podnoszeniu. Takie rozwiązanie zapewnia integralność strukturalną i wysoką estetykę wykonania robót żelbetowych.

Obwodnica Koszalina w ciągu drogi ekspresowej S6

W ramach budowy obwodnicy Koszalina w ciągu drogi ekspresowej S6 powstał jeden z najbardziej skomplikowanych obiektów inżynieryjnych w województwie zachodniopomorskim. Estakada ES-119 została wykonana na terenie o skomplikowanej budowie podłoża, z kilkoma poziomami wodonośnymi oraz wypływami artezyjskimi.

Mauzoleum Martyrologii Wsi Polskich w Michniowie

Obiekt składa się z 11 budynków o skomplikowanej geometrii, wykonanych w technologii żelbetowej. Wizualna forma bryły ma nawiązywać do wydarzeń z II wojny światowej i upamiętniać pacyfikację mieszkańców Michniowa oraz pobliskich miejscowości. Budynki posiadają monolityczne, trójwarstwowe ściany oraz połacie dachu o grubości 80 cm. Przegrody pionowe charakteryzują się dużą zmiennością geometryczną i różnym nachyleniem względem płyty fundamentowej. Ukośne płaszczyzny dachu powodują występowanie dużych sił poziomych.

Podsumowanie

Rosnące koszty pracy sprzyjają poszukiwaniu rozwiązań zapewniających odpowiednią wydajność robót we współczesnym budownictwie. Kwestia ta dotyczy także urządzeń formujących. Deskowania są kluczowym wyposażeniem budowy na etapie prac żelbetowych. W znacznym stopniu racjonalizują procesy budowlane, zwłaszcza w skomplikowanych konstrukcjach. Rynek budowlany oferuje szeroki asortyment szalunków, co sprawia, że urządzenia tego typu mogą zostać dobrane ściśle do potrzeb danej inwestycji. Co ważne, optymalizacja może dotyczyć nie tylko kwestii kosztów samego deskowania, ale także wpływu zastosowania danego rodzaju szalunku na postęp robót i dokładność ich realizacji.